气雾栽培
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2019年3月16日 作者:xwz2367609 [返回]
新型大跨度矩式网架温室及在垂直农业上应用(2)

第三节、在雾培蔬菜工厂上的应用

蔬菜的工厂化生产是未来解决蔬果安全与可持续发展的重要技术手段,特别是气雾化栽培,更是实现高效化、立体化、省力化、工厂化、清洁化与精准化耕作的先进生产模式;气雾栽培是无土栽培技术中解决作物根系生长肥、水、气需求最为充分与有效的方式;而且雾培较之于水培的优势,几乎适合所有植物的栽培,不管是木本的还是草本与藤本的经济植物都可以实现气雾种植;这种根系悬空无需依赖水循环与基质的栽培方式,更方便实现空间化与垂直化布局,是垂直农业发展最为有效的栽培技术;未来耕地日益减少,再加上连作障碍,水资源污染与土壤退化,可安全生产的耕地日益减少,农业生产往空间要效率是必然趋势,所以垂直农场与垂直农业成为当下设施农业领域的时髦。对于温室的利用,每提高一倍耕作效率,相当于节省相同面积温室的投资及节能效应,而采用气雾栽培可以实现至少3-4倍以上耕作表面积的提高,与普通平面化水培温室及土壤耕作相比,相当于温室的投资只需原来的1/3-1/4,是降低设施农业投资成本最为直接有效的方法。再加上工厂化生产效率提高,耕作茬数(复种指数)增加以及本身蔬果生长速度加快,其综合效率将是普通温室与生产方式的 5倍以上,是实现工厂化实用化与低成本化的创新途径。以下就矩式网架温室与气雾培工厂化蔬果生产技术结合作详细阐述。

3.1气雾栽培的优势

气雾栽培作物其平均生长速度是普通栽培及水培的1.5倍,究其原因,是悬空的根系置于肥水充足的雾汽中生长,让肥水气三者处于最佳状态;在土壤栽培中要处理好三者关系较难实现,水多了气则不足,气多了水不足,而且肥料是在土壤中迁移传递吸收并非直接吸收;而水培耕作,虽然肥与水直接接触吸收,但遇到高温季节,随着水温升高,水中溶氧常出现不足,导致夏日水培生产的烂根问题;另外水培难以实现所有经济植物的水耕生产,但气雾培可以实现,甚至包括水生作物都可以采用气雾培生产。特别是木本的果树,采用气雾培后不仅适应性好而且生长快速,其产量与品质都比土壤栽培好,为未来果树的工厂化可控化生产创造条件。

离开基质及土壤环境,根系置于雾化空间生长,其轻巧性适合立体化与垂直化耕作系统的构建,如垂面墙雾培、立柱雾培、塔架与梯架雾培等,让单位面积的上方空间得以最大化利用,达到数倍甚至10多倍的增产效果,是未来人类拓展耕作空间最为高效方式,是一种向空间要耕地的新型模式。通过空间化布局,实现太阳光有效辐射的最大化利用,构建类似原始森林的多层次生态效果(乔木、次乔木、绕藤植物、灌木、小灌木、地被植物、地下块茎的七层空间的森林模式),实现单位面积产额的最大化提高;而且采用雾培耕作,每株植物根系独立,不存在彼此间的肥水竞争,可以生产出长势均一商品性较为一致的产品或者进行多类型作物的灵活套种;雾培耕作是当前最为省水省肥省力的技术,其营养液不蓄存于苗床,而且是全部循环式吸收,没有对外界的废液排放,解决水培技术中残液的外排污染问题;在闭锁的养液循环系统中生长,又是一项最为节水的生产技术,其用水量只需土壤耕作的5-10%,对于水资源日益匮乏的当今,意义特别重大;更是水资源稀缺的沙漠、荒岛、高山、矿坑、盐碱地等非耕地环境下的重要栽培模式,也是未来都市农业与垂直农场构建的首选技术;清洁化立体化离土化的生产方式,有利于实现免农药生产,是未来绿色安全可持续生产的重要技术支撑。采用气雾栽培种植各类经济作物,无需传统耕作的整地、除草、施肥、灌溉作业,可节省劳动力70%以上,是一项最为省力化的栽培技术。

3.2工厂化气雾栽培对设施的要求

要实现雾培蔬果稳定的周年生产,对于温室要求较高,首先大型高旷的温室是工厂化的硬件设施需求;这种无支柱的大空间构造,方便标准一致的工厂化布局及流水线与工艺化高效作业;另外大温室构型前面已述,更利于温室内气温的稳定,解决小温室波动大问题;同时无支柱的大温室空间结构,不管是照射作物表面光效的均匀性及通风良好性方面都胜于常规温室,能为作物创造较为一致及稳定的微气候环境,是构建高效化、工厂化生产的有力设施保障。大多数雾培蔬果最佳适温为20-25℃,生长的区间温度为535℃之间,通过温室调控及结合计算机管理,最大化实现符合蔬果周年生长与生产的需求;特别是北方寒季的蔬果生产,有了蓄热与保温技术结合,大大降低生产成本,达到高温季与寒冷季无休周年生产。

3.3梯架式雾培是当前工厂化雾培效率最高的栽培模式

提高空间利用率是节省设施农业投资的重要间接手段,可以让设施化的工厂化农业变得实用化与平民化;在众多的雾培模式中,通过近十多年的实践,生产效率与产额要数梯架雾培最高,在充分利用空间同时,也方便管理人员操作,虽然立柱雾培也是空间利用率较高的模式,但在工人的操作上常有不便,过高的立柱不方便种植与采收。

梯架雾培由栽培设施、计算机控制系统、营养液循环系统三部份组成(图7-7);通过梯架雾培设计,可以使温室的空间利用率达3-4倍,以下就梯架雾培的设施建设及生产流程作简木阐述。

设施建设包括以下三方面:

A、栽培设施由栽培架、定植板、栽培床组成。栽培架采用组件化的管材按照底宽1m、斜面1.5m、上梯面0.4m的尺寸进行安装,梯架长度因温室耕作区大小而定;定植板为厚0.025m的挤塑板开孔而成,定植孔开设以孔径2.5cm作斜度45角开设为宜,以减少营养液外漏污染栽培板,开孔间距一般以10cm*15cm为宜。

B、营养液循环系统由营养液池、管道、供液枢纽。其中营养液池可以是砖砌的地下式养液池,方便回流及有利于液温稳定;系统由供液管及回流管组成,供液管由主管、侧管、支管、笔管构成,毛管上连接弥雾喷头;供液枢纽由动力水泵、过滤器、杀菌器、强磁处理器、电磁阀组成。

C、计算机控制系统由传感器、决策智能模块、强电执行三部份组成。由传感器采集外界相关参数,再由智能模块作了决策,由强电启闭执行。其中传感器有集成传感的智能叶片(可以测叶片水膜、叶片温度、空气湿度)、光照传感器、水位传感器、EC值传感器、水温传感器组成;决策智能模块功能主管数据处理与运算决策;强电执行部份主管温室相关电机的启闭执行,如气温过高主动开启湿帘风机,根系水份不足,主动开启弥雾水泵等功能。

气雾栽培减免了传统耕作的大多数生产操作,形成了较为简化的生产工艺流程,能为绝大多数人掌握与运用,而且是在清洁整齐的工厂化环境下生产,可以吸引工商业人士及社会白领与年轻人进军农业,是生产方式的一次伟大变革。以下为生产流程图,全面而细致描述蔬果生产的每个技术环节与工艺(图7-8),供生产者参考。

在清洁的工厂化环境,加上科学的管理,可以生产出产额高于普通蔬菜大棚5倍以上的产量,而且不管在外观、品质、营养物质的含量上都优于传统耕作,是未来蔬果产业发展的重要替代技术;当然该系统同样可以适合花卉、药材、木本果树的工厂化设施栽培,将会大大助推都市农业与高效化现代农业的转型升级,与构建可持续的绿色安全生产体系。

第四节、大跨度网架型温室及雾培蔬菜工厂的发展前景与产业意义

传统温室的开发大多基于土壤耕作或者早期的平面化无土栽培,而网架式大跨度矩式温室填补了立体化工厂化生产的温室设施空白,是当前工业化农业发展的重要设施装备;特别是与气雾栽培的结合,形成蔬果的工厂化新型生产模式,有效解决传统蔬果耕作的连作障碍问题,平面耕作的土地利用率低问题,生产操作的用工多问题及土壤气候的制限问题;两者的结合让蔬果生产实现周年无休耕作,不管在都市还是荒漠、岛屿、矿坑、盐碱地等非耕环境都可以建设雾培工厂,彻底改变了人们对农业的偏见与认知。生产方式的创新与改变,才能让农业成为有奔头的产业,让农民成为羡慕的职业,让农村成为人们向往的家园。在当下乡村振兴大背景下,这种新型的生产方式可以吸引更多的工商人士及白领年轻人进军农业,并且工厂化智能化的管理,让传统的不可控农业变成可控可预测的农业,为产业的可复制可加盟提供重木技术支撑,摆脱传统农业对经验的依赖,把农业变成大众都可热衷及参予的产业,将吸引更多的精英人才及社会资本与金融资金回流农村,为乡村振兴架起了人才流通、资金融通的桥梁,为菜篮子的安全与健康找到切实可行的解决方案,为农业的转型升级及可持续发展开辟了全新的绿色发展之路。

 

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